人教版高中物理选修3-4《12.1波的形成和传播》教学案

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1、1 波的形成和传播学 习 目 标 知 识 脉 络1.理解机械波的形成过程和产生条件2知道机械波的种类横波和纵波的概念3明确机械波传播的特点(重点)4通过对波的认识和理解，逐步提高空间想象能力.波的形成和传播先 填 空 1波的形成当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点，使它也上下振动这个质点又带动更远一些的质点绳上的质点都很快跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动，这样在整个绳子上就形成了凸凹相间的波2介质(1)定义：波借以传播的物质(2)特点：组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动3机械波(1)形成：机械振动在介质中传播，形成机械波(2)产生条件要有

2、波源要有传播振动的介质(3)特点介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，因此说它传播的只是振动这种运动形式介质中本来静止的质点，随着波的传来而发生振动，可见波是传递能量的一种方式我们能用语言进行交流，说明波可以传播信息再 判 断 1质点的振动位置不断转换即形成波()2在绳波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止运动()3在绳波的形成和传播中，所有质点的运动是近似的匀速直线运动()后 思 考 1振动和波的关系是什么？有振动是否一定有机械波？【提示】 波源和介质是形成机械波的必要条件，二者缺一不可，有振动不一定有机械波，有机械波一定有振动2机械波形成后，若波源停止振动，机械波会立即消失

3、吗？【提示】 不会波源停止振动后，机械波传递的能量并没有立即消失，因此机械波不会立即消失核 心 点 击 1机械波的形成2波的特点(1)振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播 )机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同(2)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同(3)步调：离波源越远，质点振动越滞后(4)立场：各质点只在各自的平衡位置振动，并不随波迁移，且起振方向与振源的起振方向相同(5)机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息1.如图 1211 所示是一列沿着绳向右传播的绳波波形，此时波刚传到 B 点，由图可判断波源 A 点开始的振动方向是_图 1211【解析】 由于波

4、刚刚传到 B 点，所以 B 点此时的振动方向就是波源的起振方向，由图根据波的传播与质点振动的关系可以知道，B 质点此时正向上振动，所以波源 A 质点刚开始的振动方向向上【答案】 向上2将一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈向外传播的波纹，如果此时水面上有一片树叶，那么树叶运动情况是怎样的？ 【解析】 波在传播过程中，只传递振动能量和波源所发出的信息，而各质点不随波迁移，只在各自的平衡位置附近振动【答案】 在原位置上下振动3如图 1212 所示是某绳波形成过程的示意图，质点 1 在外力作用下沿直线方向做简谐运动，带动 2,3,4各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端已知 t0 时，

5、质点 1 开始向上运动，t 时，1 到达最上方，5 开始向上运动问：T4图 1212(1)t 时，质点 8,12,16 的运动状态(是否运动、运动方向) 如何？T2(2)t 时，质点 8,12,16 的运动状态如何？3T4【解析】 各质点在各时刻的情况，如图所示甲(1)由甲图可知，t 时，质点 8 未到达波峰，正在向上振动，质点 12,16 未振动(2)T2由乙图可知，t 时，质点 8 正在向下振动，质点 12 向上振动，质点 16 未振动3T4【答案】 见解析机械波的形成和传播特点(1)机械波的形成过程及特点可以概括为“带动、重复、落后 ”，即前一质点“带动”后一质点振动，后一质点“重复”前

6、一质点的振动形式，并且后一质点的振动“落后”于前一质点(2)就整个物体来说，呈现的现象是波动，而就构成物体的单个质点来说，所呈现的现象是振动(3)要画另一时刻的波形图，应先确定特殊点的位置，即此时刻在平衡位置或最大位移处的点，如波源 1 和质点 5,9,13，这些点的位置确定后，其他点可顺势找出横波和纵波先 填 空 1对比定 义 标识性物理量 实物波形横波质点的振动方向和波的传播方向垂直的波波峰：凸起的最高处波谷：凹下的最低处纵波质点的振动方向和波的传播方向平行的波密部：质点分布密集的部分疏部：质点分布稀疏的部分2.说明(1)发声体振动时在空气中产生的声波是纵波，声波不仅能在空气中传播，也能在

7、固体、液体中传播(2)不管是横波还是纵波，如果传播的振动是简谐运动，这种波就叫简谐波再 判 断 1质点的振动方向与波的传播方向垂直的波都是横波()2如果波源停止振动，介质中的波也会立即停止()3横波在固体、液体、气体中都能传播，纵波只能在气体中传播()后 思 考 地震波既有横波也有纵波，试分析哪一种波对地面建筑物的破坏力大【提示】 横波振动方向与波前进方向垂直，而纵波振动方向与传播方向一致在震中区，地震波直接入射地面，横波表现为左右摇晃纵波表现为上下跳动另外，横波振幅比纵波大，破坏力大，所以横波的水平晃动力是造成建筑物破损的主要原因核 心 点 击 1横波和纵波的比较横波 纵波概念在波动中，质点

8、的振动方向和波的传播方向相互垂直在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上介质 只能在固体介质中传播 在固体、液体和气体介质中均能传播特征 在波动中交替、间隔出现波峰和波谷 在波动中交替、间隔出现密部和疏部2.振动与波动的联系和区别振动 波动运动现象振动是单个物体所表现出的周而复始的运动现象波动是介质中大量的质点受到扰动时，从扰动中心传播开来的周而复始的运动现象运动的成因物体由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力回复力作用介质中的质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并由近及远传播开去，且各部分都受到指向原位置的力的作用联系(1)振动是波的起因，波是振动的传播(2)有波动一定有

9、振动，有振动不一定有波动(3)牢记波动的周期等于质点振动的周期4关于横波和纵波，下列说法正确的是( )A质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫做横波B质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫做纵波C横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部D地震波是纵波E声波是横波【解析】 本题考查纵波和横波的概念由定义知，ABC 正确声波是纵波，但地震波中既有横波，又有纵波，故 D、E 不正确【答案】 ABC5关于横波和纵波，下列说法正确的是( )A对于纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反B对于横波，质点的运动方向与波的传播方向一定垂直C形成纵波的质点随波一起迁移D空气介质只能传播纵波E空气介

10、质只能传播横波【解析】 质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波，质点的振动方向与波的传播方向平行的波是纵波；纵波质点的运动方向与波的传播方向有时相同，有时相反，A、B 正确；无论横波还是纵波，质点都不随波迁移，C 错误；横波不能在空气中传播，空气只能传播纵波，D 正确， E 错误【答案】 ABD6.一列横波沿绳子向右传播，传播过程无能量损失，某时刻绳子形成如图 1213 所示的凹凸形状对此时绳上 A、B、C 、D、E、F 六个质点，下列说法正确的是( )图 1213A它们的振幅相同B质点 D 和 F 的速度方向相同C质点 A 和 C 的速度方向相同D从此时算起，质点 B 比 C 先回到平衡

11、位置E从此时算起，质点 E 比 F 先到达波峰【解析】 波源振动时，绳上各质点通过相互间的弹力作用跟着做受迫振动，不考虑传播中的能量损耗时，各质点的振幅均相同，选项 A 正确；波传播时，离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动，并跟随着离波源近的质点振动由题图可知，波源在左端，因此，质点 D 跟随离波源近的质点 C 正向上运动，质点 F 跟随离波源近的质点 E正向下运动，两者速度方向相反，选项 B 错误；同理，此时质点 A 正向下运动，质点 C 正向上运动，两者速度方向也相反，选项 C 错误；由于此时 B、C 两质点都向上运动，B 比C 先到最大位移处，故 B 比 C 先回到平衡位置，选项 D 正确同理知选项 E 正确【答案】 ADE解答波动问题的两个关键(1)波在传播过程中，质点只在其平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移(2)根据质点做简谐运动的特点确定质点的位置和速度方向